《生物传感器》课件

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1、生物传感器（biosensor）1目录11.1简要介绍11.2酶传感器11.3微生物传感器11.4免疫传感器11.5半导体生物传感器11.6生物传感器应用与未来本章小结211.1简要介绍生物传感器的发展史定义及说明生物传感器的基本组成和工作原理生物传感器的分类生物传感器的固定方法生物传感器的特点3生物传感器的发展史(1)最先问世的生物传感器是酶电极，Clark和Lyons最先提出组成酶电极的设想。70年代中期，人们注意到酶电极的寿命一般都比较短，提纯的酶价格也较贵，而各种酶多数都来自微生物或动植物组织，因此自然地就启发人们研究酶

2、电极的衍生型：微生物电极、细胞器电极、动植物组织电极以及免疫电极等新型生物传感器，使生物传感器的类别大大增多；进入本世纪80年代之后，随着离子敏场效应晶体管的不断完善，于1980年Caras和Janafa率先研制成功可测定青霉素的酶FET。年代特点研究内容60生物传感器初期酶电极70发展时期微生物传感器，免疫传感器，细胞类脂质传感器，组织传感器，生物亲和传感器80进入生物电子学传感器时期酶FET酶光二极管4生物传感器发展的整体划分:第一代生物传感器以将生物成分截留在膜上或结合在膜上为基础，这类器件由透析器(膜)、反应器(膜)和电

3、化学转换器所组成，其实验设备相当简单。第二代生物传感器是指将生物成分直接吸附或共价结合在转换器的表面上，从而可略去非活性的基质膜。第三代生物传感器是把生物成分直接固定在电子元件上，例如FET的栅极上，它可直接感知和放大界面物质的变化，从而将生物识别和电信号处理集合在一起。这种放大器可采用差分方式以消除干扰。生物传感器的发展史(2)5快速葡萄糖分析仪6血糖乳酸自动分析仪7生物传感器定义及说明生物传感器利用生物活性物质选择性的识别和测定实现测量，主要由两大部分组成：一为功能识别物质（分子识别元件），由其对被测物质进行特定识别；其二是

4、电、光信号转换装置（换能器），由其把被测物所产生的化学反应转换成便于传输的电信号或光信号。8生物传感器的基本组成和工作原理生物传感器的基本组成生物传感器的工作原理分类9生物传感器基本构成示意图10生物传感器的分子识别元件分子识别元件生物活性材料酶膜全细胞膜组织膜细胞器膜免疫功能膜各类酶类细菌，真菌，动植物细胞动植物组织切片线粒体，叶绿体抗体，抗原，酶标抗原等11生物传感器的工作原理12生物传感器的工作原理将化学变化转变成电信号（间接型）将热变化转换为电信号（间接型）将光效应转变为电信号（间接型）直按产生电信号方式（直接型）化学物

5、质物理热被测化学（产生光）电信号物质变化声生物敏感膜电化学器件热敏元件光敏元件声敏元件13将化学变化转变成电信号的生物传感器14将热变化转换为电信号的生物传感器热辐射热传导15将光效应转变为电信号的生物传感器被测物————h————电信号固定化酶光检测器16直按产生电信号方式的生物传感器例：Cass等提出一种测定葡萄糖的传感器，是用二茂络铁为电子传递体。G、GL代表葡萄糖和葡萄糖内脂，GODox和GODred为氧化型和还原型的葡萄糖氧化酶，而Fecp2R和Fecp2R+则为还原型和氧化型二茂络铁。葡萄糖被GOD氧化的同时，GOD

6、被还原成GODred，氧化型的电子传递体2Fecp2R+可将GODred再氧化成GODox反应直接在电极表面上发生17Loveiseverthebeginningofknowledgeasfireisoflight.——ThomasCarlyle知识总是从爱好开始，犹如光总是从火开始一样。18生物传感器的特点根据生物反应的奇异和多样性，从理论上讲可以制造出测定所有生物物质的多种多样的生物传感器；这类生物传感器是在无试剂条件下工作的(缓冲液除外)，比各种传统的生物学和化学分析法操作简便、快速、准确；可连续测量、联机操作、直接显示与

7、读出测试结果。19生物传感器的分类按分子识别元件分类按换能器分类20固定化酶固定化微生物固定化免疫物质固定化细胞器生物组织切片微生物传感器分子识别元件酶传感器免疫传感器细胞器传感器组织传感器按分子识别元件分类21按器件分类电化学电极光学换能器介体半导体传递系统换能器热敏电阻压电晶体介体生物传感器换能器半导体生物传感器生物电极光生物传感器热生物传感器压电晶体生物传感器22生物传感器的固定方法固定化技术：把生物活性材料与载体固定化成为生物敏感膜。物理方法：夹心法、吸附法、包埋法；化学方法:共价连接法、交联法；近年来,由于半导体生物传

8、感器迅速发展,因而又出现了采用集成电路工艺制膜技术。23夹心法将生物活性材料封闭在双层滤膜之间，形象地称为夹心法。这种方法的特点是操作简单，不需要任何化学处理，固定生物量大，响应速度快，重复性好。24吸附法用非水溶性固相载体物理吸附或离子结合，使蛋白质分子固定化